Один из самых фундаментальных необъяснимых вопросов в современной науке - как зародилась жизнь. Ученые обычно считают, что простые молекулы, присутствующие в ранней планетарной среде, были преобразованы в более сложные, которые могли бы помочь дать толчок жизни за счет поступления энергии из окружающей среды. Ученые считают, что ранняя Земля была наполнена многими видами энергии, от высоких температур, создаваемых вулканами, до ультрафиолетового излучения, излучаемого Солнцем. Одним из самых классических исследований того, как органические соединения могли быть созданы на ранней Земле, является эксперимент Миллера-Юри, который показал, что электрические разряды, имитирующие молнию, могут помочь в создании различных органических соединений, включая аминокислоты, которые являются основными строительными блоками. всей жизни. Еще одним важным источником энергии в планетарной среде является высокоэнергетическое излучение, которое имеет различные источники, включая радиоактивный распад встречающихся в природе химических элементов, таких как уран и калий. Исследования под руководством Йи Жуйциня и Альберта Фаренбаха из Института наук о Земле и жизни (ELSI) при Токийском технологическом институте, Япония, недавно показали, что различные соединения, полезные для синтеза РНК, образуются, когда простое соединение соединяется с натрием. хлорид, подвергаются воздействию гамма-лучей.
Эта работа существенно приближает нас на один шаг к пониманию того, как РНК, которая, как многие считают молекулой-кандидатом, помогающим зародиться жизни, могла возникнуть абиотически на ранней Земле. Из-за сложности создания РНК «с нуля» в примитивных условиях Солнечной системы задача не из легких. Биология отлично справляется с этим, потому что она развивалась в течение миллиардов лет, чтобы выполнять эту работу с поразительной эффективностью. До появления жизни в окружающей среде было мало того, что могло бы помочь в создании РНК. Эти исследователи обнаружили, что хлорид натрия - или обычная поваренная соль - может помочь в создании необходимых строительных блоков для РНК. Хлорид натрия - это химическое соединение, которое делает море соленым, поэтому весьма вероятно, что этот процесс мог происходить на примитивных планетах, включая Землю.
Самым сложным аспектом этой работы было выяснить, что соль, особенно хлоридный компонент, играет решающую роль в этих реакциях. Обычно химики игнорируют хлорид в своих реакциях. Когда химики проводят реакции в воде, весьма вероятно, что по крайней мере какое-то количество хлорида все равно там есть, хотя большую часть времени он просто сидит сложа руки в качестве «зрителя».«Это часто не играет существенной роли в реакциях, которые интересуют химиков, это просто часть фона большую часть времени. Однако эти исследователи обнаружили, что это не так в их экспериментах, и им потребовалось В конце концов они пришли к выводу, что ионизирующее излучение, которое они использовали в качестве источника энергии для управления своими реакциями, приводит к тому, что хлорид теряет электрон и становится так называемым «радикалом». хлорид перестает быть таким кротким и становится гораздо более химически реактивным. Как только хлорид активируется гамма-излучением, он может помочь в создании других высокоэнергетических соединений, которые, наконец, могут помочь построить сложные молекулы РНК.
Хотя эти исследователи еще не довели свои реакции до РНК, эта работа показывает, что сейчас в принципе нет ничего, что могло бы помешать этому произойти. Вопрос сейчас не столько в том, как сделать все необходимые строительные блоки для создания РНК, сколько в том, как объединить их в «теплом маленьком пруду», чтобы получить первые полимеры РНК. Одной из основных проблем при этом является понимание того, как другие молекулы, кроме тех, которые важны для создания РНК, могут влиять на этот процесс. Авторы считают, что это может быть довольно «беспорядочная» химия в том смысле, что множество других молекул, которые могут мешать этому процессу, будут производиться одновременно. Будут ли эти другие молекулы мешать синтезу РНК или даже оказывать благотворное влияние, это будущие исследования этих ученых. Понимание очень сложных смесей химических веществ является проблемой не только для изучения происхождения жизни, но и для органической химии в целом.